當(dāng)汽車碰撞時(shí)，汽車與障礙物和其他車輛之間的碰撞就是碰撞。這種碰撞會(huì)直接導(dǎo)致車輛的硬件損壞，在嚴(yán)重的情況下，車輛會(huì)著火或報(bào)廢，因此應(yīng)盡可能避免碰撞。
碰撞后，由于車輛在碰撞突然停止時(shí)的加速度很大，作用在駕駛員和每個(gè)乘客身上的慣性力很大，這種慣性力使車內(nèi)的人朝慣性力的方向劇烈移動(dòng)，使人和車輛物體(如殼體、方向盤、儀表板等)發(fā)生碰撞，即所謂的二次碰撞。
由上可知，一次碰撞危害車輛，帶來(lái)重大財(cái)產(chǎn)損失，為二次碰撞留下禍根，導(dǎo)致二次碰撞造成人員的傷殘或死亡。
為了防護(hù)二次碰撞帶來(lái)的人員傷害，SRS需要在碰撞過(guò)程中做到快速響應(yīng)，因此設(shè)計(jì)SRS時(shí)必須非常清楚二次碰撞的動(dòng)態(tài)過(guò)程，這可以通過(guò)模擬試驗(yàn)獲得，二次碰撞的動(dòng)態(tài)過(guò)程與汽車行駛速度和碰撞的障礙物有關(guān)，德國(guó)BOSCH公司利用奧迪車進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)車速為50km/h，與固定障礙物碰撞，獲得的結(jié)論是：1）一次碰撞開(kāi)始到二次碰撞結(jié)束的時(shí)間約為120ms；2）二次碰撞開(kāi)始的時(shí)間為一次碰撞后40ms。
碰撞發(fā)生后，SRS應(yīng)立即起作用，其防護(hù)過(guò)程如下：
1）碰撞開(kāi)始10ms后，SRS發(fā)出和處理碰撞信號(hào)；
2）碰撞20ms后，SRS系統(tǒng)組件中的電雷管引爆，氣囊點(diǎn)火；
3）碰撞55ms后，氣囊完全充滿，體積達(dá)到最大，駕駛員前沖，與氣囊相接觸；
4）碰撞60ms后，駕駛員身體和頭部壓向氣囊，氣囊上的排氣孔在人體前沖和氣壓升高的作用下排氣，排氣的節(jié)流孔作用吸收人體與氣囊彈性碰撞的能量，減輕人與氣囊的碰撞力；
5）碰撞110ms后，大部分氣體從排氣孔溢出，駕駛員身體基本回到原位；
6）碰撞120ms后，碰撞結(jié)束，危險(xiǎn)接觸，車速為零。
1、SRS原理
安全氣囊可分為主動(dòng)安全氣囊系統(tǒng)和被動(dòng)安全氣囊系統(tǒng)。主動(dòng)安全氣囊與安全帶聯(lián)合使用，作為安全帶保護(hù)功能的擴(kuò)充，被動(dòng)安全氣囊可在沒(méi)有安全帶條件下起保護(hù)作用。本書介紹的安全氣囊是指被動(dòng)安全氣囊系統(tǒng)。
（1）SRS組成
SRS的組成及安裝位置，主要包括碰撞傳感器、SRS控制單元、SRS指示燈和SRS氣囊總成等。
1）傳感器：一般來(lái)說(shuō)，SRS系統(tǒng)配置有左前碰撞傳感器（LFIS）、右前碰撞傳感器（RFIS）、中央碰撞傳感器（CIS）和防護(hù)碰撞傳感器（SIS）。左前和右前碰撞傳感器功能相同，防護(hù)碰撞傳感器，也稱為偵測(cè)傳感器、安全傳感器或保險(xiǎn)傳感器，與中央碰撞傳感器，左前和右前碰撞傳感器功能有重大區(qū)別，其實(shí)質(zhì)功能是防止SRS誤操作（即未發(fā)生真實(shí)碰撞時(shí)，左前、右前或中央碰撞傳感器接通，導(dǎo)致SRS動(dòng)作）。因此該傳感器具有安全保險(xiǎn)作用，防護(hù)碰撞傳感器也需要碰撞慣性力作用才能接通，但所需慣性力小于前碰撞傳感器接通所需的慣性力，也小于中央碰撞傳感器接通所需的慣性力，因此，一旦發(fā)生碰撞，防護(hù)碰撞傳感器優(yōu)先接通。
安全氣囊電子控制系統(tǒng)中，碰撞傳感器是非常重要的環(huán)節(jié)，用來(lái)進(jìn)行碰撞狀態(tài)的判斷，要求具有較高的可靠性。目前應(yīng)用的碰撞傳感器主要有以下幾種：滾球式碰撞傳感器、滾軸式碰撞傳感器、偏心錘式碰撞傳感器、水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器、電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器和壓電效應(yīng)式碰撞傳感器。
除了碰撞傳感器外，有些系統(tǒng)還需要檢測(cè)汽車縱向和橫向加速度，因此，在車身裝有加速度傳感器（G傳感器）。該傳感器基于差動(dòng)變壓器原理，正常時(shí)，差動(dòng)變壓器鐵心置于變壓器的中位，變壓器無(wú)輸出；當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，鐵心發(fā)生移動(dòng)，差動(dòng)變壓器輸出信號(hào)。
2）SRS控制單元：由SRS微控制器ECU模塊、信號(hào)處理電路、備用電源電路、保護(hù)電路和穩(wěn)壓與升壓電路等組成。
SRS微控制器ECU模塊是氣囊ECU的核心部件，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、定時(shí)器和存儲(chǔ)器等功能電路，負(fù)責(zé)ECU的所有控制、監(jiān)測(cè)工作，計(jì)算和確認(rèn)碰撞強(qiáng)度，判斷是否需要立即展開(kāi)氣囊，并保存碰撞時(shí)刻、碰撞方式、碰撞強(qiáng)度、以及氣囊展開(kāi)時(shí)警告燈的狀態(tài)。
信號(hào)處理電路主要由濾波器和放大器組成，用來(lái)調(diào)理來(lái)自碰撞傳感器的信號(hào)，包括信號(hào)整形、濾波和放大，提供給SRS微控制器可接受的傳感器信號(hào)。
備用電源包括一個(gè)直流穩(wěn)壓器和一個(gè)電容儲(chǔ)能器。直流穩(wěn)壓器保證恒定，使系統(tǒng)能正常工作而不發(fā)生失控。電容儲(chǔ)能器利用電容器儲(chǔ)能原理儲(chǔ)存一定量電能，當(dāng)由于碰撞使電源中斷時(shí)，電容儲(chǔ)能器可作為備用電源向ECU供電120毫秒以上，使氣囊系統(tǒng)在失去主電源后仍能正常工作，確保安全氣囊的有效保護(hù)作用。圖3中SRS控制單元中的備用電源模塊包括ECU備用電源和點(diǎn)火備用電源，可以在6秒之內(nèi)使SRS系統(tǒng)正常運(yùn)行，因?yàn)榕鲎策^(guò)程約120毫秒，所以備用電源的6秒供電時(shí)間足夠支持SRS完成使命。
保護(hù)電路和穩(wěn)壓與升壓電路，汽車電路中，電感線圈和開(kāi)關(guān)較多，負(fù)載變化也頻繁，因此過(guò)電壓的現(xiàn)象較嚴(yán)重，為了防止過(guò)電壓使SRS電子器件擊穿燒毀，配置保護(hù)電路，如采用二極管泄放電路。另外，為保證不受汽車電源電壓變化的影響，設(shè)置了電源穩(wěn)壓電路。
3）SRS指示燈：帶有安全氣囊的汽車儀表盤上，一般帶有一個(gè)“SRS”字樣的指示燈。SRS指示燈的主要功能是指示SRS系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通或處于巡航控制狀態(tài)時(shí)，如SRS燈發(fā)亮或閃亮約6秒后自動(dòng)熄滅，表示SRS工作正常。
4）氣囊總成：有正面氣囊總成和側(cè)面氣囊總成兩類，即縱向SRS氣囊總成和側(cè)面SRS氣囊總成。按安裝位置可分為駕駛員席氣囊總成、乘客席氣囊總成、副駕駛員席氣囊總成和側(cè)面氣囊總成四大類。氣囊總成主要由氣囊、氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器等構(gòu)成，氣囊用聚酰胺織物制成，內(nèi)層涂聚氯丁二烯，以密閉氣體。氣體發(fā)生器，也稱為充氣器，主要功能是在一定條件下產(chǎn)生氣體，使氣體膨脹，氣體發(fā)生器的充氣劑是疊氯化鈉藥片，點(diǎn)火器包括引爆炸藥、引藥、電熱絲等。
（2）SRS系統(tǒng)功能
SRS應(yīng)該在第二次碰撞前啟動(dòng)，否則很難保護(hù)乘客免受碰撞。根據(jù)SRS功能原理，汽車發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生碰撞信號(hào)，即機(jī)械碰撞導(dǎo)致汽車來(lái)個(gè)急停，減速度大，產(chǎn)生的慣性力大。慣性力驅(qū)動(dòng)前碰撞傳感器、中央碰撞傳感器和保護(hù)傳感器連接，使上述傳感器輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，SRS控制單元執(zhí)行相應(yīng)的程序給點(diǎn)火器通電，點(diǎn)火底火受熱爆炸，使充氣器分解充氣。SRS電源和控制單元正常工作時(shí)，如果保護(hù)傳感器和中央傳感器同時(shí)打開(kāi)，保護(hù)傳感器和左前碰撞傳感器同時(shí)打開(kāi)，或者保護(hù)傳感器和右前碰撞傳感器同時(shí)打開(kāi)，可以打開(kāi)點(diǎn)火器，引爆安全氣囊。
當(dāng)發(fā)生進(jìn)行碰撞時(shí)，觸發(fā)傳感器可以接通，前碰撞檢測(cè)傳感器接通，乘客座碰撞傳感器接通，電路設(shè)計(jì)工作發(fā)展邏輯關(guān)系為：
當(dāng)觸發(fā)傳感器因碰撞而連接時(shí)，輸出端 C 的輸出電壓信號(hào)通過(guò)限流電阻行進(jìn)入 SRS 控制單元，并連接到安全氣囊輸入端 A。當(dāng)乘客座椅碰撞傳感器與前方碰撞傳感器中的任何一個(gè)碰撞時(shí)，將乘客座椅碰撞傳感器的 F 端連接到前方碰撞傳感器的 B 端的系統(tǒng)地面，使安全氣囊輸入端 B 接地，電子控制單元啟動(dòng)安全氣囊點(diǎn)火。
